Сотрудники Морского гидрофизического института РАН изучили фотосинтетическую активность водорослей Крымского побережья

Полученные данные вместе с разработанной ранее имитационной моделью функционирования макрофитов создают основу для разработки мер по охране и восстановлению черноморских фитоценозов.

Бентосные макроводоросли и морские травы играют ключевую роль в морских экосистемах, выполняя важнейшие экологические функции. Они поглощают из воды биогенные элементы, тем самым предотвращая либо снижая интенсивность «цветения» воды. Кроме того, водоросли насыщают морскую среду кислородом в процессе фотосинтеза, уменьшают скорость придонных течений, способствуя осаждению взвеси и укреплению донных отложений. Заросли водорослей создают среду обитания и кормовую базу для многих гидробионтов.

Фотосинтетические характеристики растений (максимальная скорость фотосинтеза, начальный уклон «кривой фотосинтеза», интенсивность дыхания в темноте), во многом определяют отклик сообществ донных водорослей на изменения внешней среды. Знание этих параметров необходимо для адекватного моделирования функционирования фитоценозов с целью оценки их роли в глобальном цикле углерода и продукции кислорода в прибрежной зоне морей и океанов.

Однако для массовых видов черноморских макроводорослей такие данные до сих пор отсутствовали. Сотрудники Морского гидрофизического института РАН впервые провели экспериментальное определение перечисленных характеристик фотосинтеза для наиболее распространенных в прибрежной зоне Крыма бурых, зеленых и красных водорослей, а также морской травы зостеры. Результаты исследования опубликованы в журнале Regional Studies in Marine Science.

«В Черном море в последние десятилетия наблюдается заметное сокращение зоны фотосинтеза. Нижняя граница распространения макроводорослей на северокавказском и крымском побережьях проходит в среднем на глубине 10–15 м, а ширина пояса донных фитоценозов сократилась с 1.5 км до 300–500 м. Кроме того, существенным образом изменилась их структура. Биомасса видов-доминантов сократилась, при этом возросла биомасса сопутствующих водорослей и эпифитов, среди которых превалируют зеленые водоросли. Такие изменения характерны для ситуации чрезмерной антропогенной нагрузки, при которой идет замещение средообразующих видов ассоциациями малопродуктивной растительности, а также упрощение пространственной и иерархической структуры сообщества.

В связи с этим актуальными являются модельные исследования процессов, происходящих в донных фитоценозах, изучение отклика на изменения условий окружающей среды и выяснение специфических реакций макрофитов на эти изменения. Для получения адекватных результатов с использованием имитационной модели совершенно необходимо знание набора функциональных параметров, зависящих не только от вида водоросли, но и от типичных внешних условий их произрастания. Другими словами, мы не можем позаимствовать коэффициенты из работ по Средиземному морю и рассчитывать на получение репрезентативных оценок количества фиксированного углерода или выделяемого кислорода растениями черноморского побережья. Поэтому для нас так важно определить эти коэффициенты для типичных видов нашей прибрежной зоны.», – пояснила первый автор статьи, доктор географических наук главный научный сотрудник, заведующая лабораторией имитационного моделирования динамики морских экосистем прибрежной зоны Морского гидрофизического института РАН Елена Васечкина.

Ученые МГИ получили новые данные по четырем функциональным параметрам, полностью описывающим зависимость скорости фотосинтеза от интенсивности света для цистозиры, ульвы, кладофоры, вертебраты, энтероморфы и зостеры. В частности, было установлено, что цистозира наименее требовательна к свету, а зеленые водоросли, у которых «кривая фотосинтеза» намного круче (т.е. при одной и той же освещенности их скорость фотосинтеза больше), сильнее реагируют на уменьшение количества света и, как правило, имеют меньшую глубину произрастания.

Прозрачность воды оказывается самым важным фактором внешней среды для донных фитоценозов и существенным образом влияет на их видовой состав. Результаты моделирования показали, что долгопериодные изменения прозрачности воды, связанные с концентрацией общего взвешенного вещества, приводят к изменениям структуры сообщества макроводорослей на глубинах более 1-3 м.

Результаты проведенного исследования чрезвычайно актуальны в свете наблюдаемой в последние десятилетия деградации донных фитоценозов, связанных со снижением прозрачности прибрежных вод. Полученные в Морском гидрофизическом институте функциональные характеристики вместе с разработанной ранее имитационной моделью функционирования макрофитов создают основу для разработки мер по охране и восстановлению черноморских фитоценозов.

Исследование проводилось в рамках темы Госзадания «Комплексные междисциплинарные исследования океанологических процессов, определяющих функционирование и эволюцию экосистем прибрежных зон Черного и Азовского морей».

По материалам пресс-службы Минобрнауки России